Uso de tiras de LEDs para reemplazar lámparas CCFL en TV LCD
El presente artículo fue publicado en la revista Electrónica y Servicio Nº 180 de la edición Mexicana, fue adaptado para reproducirlo en las páginas de Comunidad Electrónicos con la autorización de la editorial.
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Introducción
Las tiras de diodos emisores de luz (LEDs) se han vuelto muy populares. Las encontramos en el automóvil, en acuarios, discotecas, bares, restaurantes, carteles de publicidad, para la decoración y la iluminación en el hogar. En el campo de la electrónica, sirven de reemplazo de las lámparas CCFL de los equipos con pantalla LCD.
Es importante que conozcamos sus características básicas, para saber utilizarlas correctamente.
Como técnicos o aficionados, debemos saber más de las tiras de diodos emisores de luz (LEDs). Es necesario conocer su estructura, funcionamiento, la manera de alimentarlas, de conectarlas y de utilizarlas para sustituir a las costosas lámparas CCFL.
Principales características de las tiras de diodos
Cantidad de diodos
En cada tira de LEDs completa, hay cientos de estos componentes que son de alto brillo. Normalmente, con cada tres diodos y una resistencia se forma una unidad básica (figura 1). Cada fabricante señala las características específicas de los diferentes tipos de tiras.
Interconexión
Los tres diodos y la resistencia que integran cada unidad básica, están conectados en serie. Y cada unidad básica se conecta en paralelo, para formar entonces una tira o tramo de longitud adecuada. Cada tira completa –o los tramos preseleccionados– se alimentan con un voltaje único de 12 VCD (que en algunos casos es de 24 VCD).
Nivel de brillo, vida útil y consumo de energía
Los diodos emisores de luz se caracterizan por su gran brillo, su bajo consumo de energía y su ciclo de vida (que en promedio, dicen los fabricantes, es de 100,000 horas). Además, es posible controlar su brillo y su encendido; y por medio de circuitos electrónicos, incluso se pueden realizar efectos especiales.
El consumo promedio y práctico de una tira completa de 300 LEDs, es de 2 amperes. Y en promedio, cada unidad básica (formada por tres diodos y una resistencia) consume 20 mA. Este valor sirve para calcular la corriente total del tramo que va a utilizarse.
Si de una tira completa recortamos un tramo, contaremos en éste las unidades básicas encontradas; y multiplicaremos el número de unidades por 20, para conocer la corriente en miliamperes consumida por el tramo.
Longitud y color de las tiras
En el mercado encontramos tiras de LEDs de unos 5 metros, que pueden contener 300 o más de estos componentes. Los fabricantes recomiendan recortar cada tira en tramos de 3 a 5 cm. Al hacerlo, debemos respetar las marcas indicadas en la propia tira; y así, obtendremos unidades básicas completas.
Las tiras se fabrican también en una variedad de colores; incluso hay tiras de tipo RGB, en las que cada chip de LED está compuesto por un LED rojo, un LED verde y un LED azul. En este último caso, por medio de un controlador, se puede obtener luz blanca o luz de cualquier color, y hasta vistosos efectos de colores.
Además, se fabrican tiras de diodos de diferentes medidas. En general, las tiras son autoadheribles e impermeables; por eso tienen múltiples aplicaciones.
Condiciones de operación óptimas (voltaje y corriente) de las tiras
Para usar correctamente una tira de diodos, debe ser recortada en tramos. Y éstos tienen que alimentarse de modo adecuado, para que operen con eficiencia y en óptimas condiciones. Hay que alimentarlos con una fuente de voltaje de 12 VCD regulada, la cual debe proporcionar la corriente que se necesita cuando los diodos están encendidos. De hecho, se pueden alimentar con una fuente que proporcione varios amperes.
Pero, como sabemos, cuanto más corriente proporciona una fuente regulada, más costosa es. Entonces, debemos ser equilibrados para alimentar al circuito final con una fuente adecuada. Y para lograrlo, necesitamos saber qué corriente consume el tramo de diodos que se ha recortado y usar una fuente que entregue un poco más de la corriente demandada por ellos.
Esa fuente puede ser, por ejemplo, una fuente económica no regulada; en su salida colocaremos un circuito integrado regulador de tipo 7812. La salida de este último, como sabemos, es de 12 VCD muy estables. Y gracias a esto, se puede proporcionar una corriente máxima de 1 ampere y alimentar a un tramo de dos metros de diodos.
Recuerde: Esto evita la necesidad de invertir en la compra de una fuente de alimentación. Y si va a utilizar controladores de tiras de diodos, respete las condiciones de operación señalas por el fabricante; es la única forma de que estos componentes tengan un buen desempeño.
Conexiones serie y paralelo
Ya señalamos que la tira estándar de diodos se alimenta con 12 VCD. Pero en la práctica, muchas veces se requiere conectar la tira a una fuente de alimentación de 24 VCD o más. En este caso, los tramos recortados deben tener la misma medida; y para mantener un equilibrio al conectarlos, deben unirse en conexión serie-paralelo (figura 2).
Normalmente, esta conexión se realiza al reemplazar las lámparas CCFL. Es así, porque muchos televisores LCD entregan un voltaje de salida de 24 VCD para alimentar al inversor de las lámparas.
La conexión en paralelo no debe representar dificultad alguna. En una conexión de este tipo, los tramos de tira recortados (si así se requiere), pueden diferir en su longitud y conectarse fácilmente a la fuente de alimentación o al controlador de diodos (según sea necesario).
Consejos para la elección de tiras de LEDs
Si va a reemplazar lámparas CCFL por estas tiras, tenga en cuenta los siguientes aspectos:
Tipos de diodos
Se recomienda utilizar tiras de diodos blancos (no de colores). Los diodos deben estar lo más cerca posible entre sí.
Si tiene que colocar diodos en la parte superior y/o inferior de la pantalla, necesitará tramos de tiras con diodos pequeños de acuerdo con el espacio disponible.
Una buena práctica es usar tramos con diodos de tipo RGB, y conectar en paralelo las terminales de alimentación de los diodos de cada color (figura 3). Como sabemos, con la combinación de los colores básicos (rojo, verde y azul) se obtiene el color blanco.
Si se procede de esta manera, por lo general los resultados son muy satisfactorios.
Cantidad de tramos
En las pantallas que tienen iluminación trasera, por cada lámpara retirada se debe colocar un tramo de la tira de diodos (figura 4). Y en las pantallas con iluminación lateral, superior o inferior, se coloca un tramo (o dos tramos) en cada lado de la pantalla.
Si se requiere más brillo en la pantalla y el espacio en el aparato lo permite, coloque tramos adicionales. Distribúyalos de manera equidistante en la parte trasera de la pantalla.
Tipo de conexión
Interconecte los tramos de diodos en serie y paralelo. Alimente el arreglo con 24 VCD, si es que el aparato entrega tal voltaje (figura 5). Así, la corriente consumida por el arreglo siempre será óptima para éste y para la propia fuente.
El número de tramos debe ser par, para que se mantenga un equilibrio en el consumo de corriente del arreglo.
Protección de la fuente y selección del arreglo de diodos
Observe si el aparato permanece encendido o entra en modo de protección, y tome las medidas necesarias. Si el equipo entra en modo de protección, habrá que desactivar la protección para que permanezca encendido.
Haga mediciones con el voltímetro, para saber si la fuente está entregando 12 VCD o 24 VCD. De esto depende el tipo de arreglo de LEDs que vamos a usar.
Control del apagado y encendido de los diodos
Con ayuda del multímetro, verifique si el voltaje que alimentará a los diodos se activa al encender el aparato y se desactiva al apagarlo. Debe evitarse que el arreglo de diodos permanezca encendido tras apagar el televisor:
- Si el voltaje de la fuente se activa al encender el equipo y se desactiva al apagarlo, el arreglo de diodos deberá conectarse directamente a la fuente de alimentación.
- Si el voltaje que alimentará al arreglo de diodos permanece activo tras apagar el equipo, habrá que usar un circuito adicional para conmutarlo y para encender y apagar a la propia fuente.
Podemos usar reguladores switcheados, los cuales, por medio de la orden de POWER, controlan al voltaje de salida (figura 6). Sin embargo, a veces es difícil conseguir estos circuitos; sobre todo circuitos que sirven para controlar la alimentación de 24 VCD.
Una buena alternativa para controlar el voltaje que alimentará a los diodos, consiste en utilizar el circuito que se muestra en la figura 7. Este circuito controla la activación del transistor, para permitir el paso del voltaje (sea éste de 12 VCD o 24 VCD). Sin problema alguno, maneja la corriente que alimenta al arreglo de diodos que iluminan la pantalla LCD.
Consideraciones finales
Ya sabemos que algunos televisores tienen protecciones que los apagan en ciertas circunstancias. Y en artículos anteriores de esta revista, hemos descrito la manera de desactivarlas; desactivadas, permiten que el aparato permanezca encendido.
La información proporcionada en este artículo, es precisamente para analizar aspectos prácticos en el uso de las tiras de LEDs. Vimos que estos diodos pueden sustituir a las lámparas que iluminan las pantallas LCD, cuando las mismas tienen fallas o cuando se ha dañado el inversor que las alimenta.
Aunque existen más tipos de tiras y arreglos de LEDs, por lo pronto ya conocemos aquellos que se usan para iluminar la pantalla LCD de televisores.
Ing. Javier Hernández Rivera
www.electronicayservicio.com
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